第五章 内燃机混合气的形成与燃烧(2)

三、燃烧噪声(combustion noise)
燃烧噪声与压力升高比有密切的关系，如果压力 升高比过大，则产生强烈的震音，我们称这种现象 为柴油机的工作粗暴(或敲缸knock)。降低燃烧噪声 的主要途径有：
1．缩短滞燃期（如：十六烷值高的燃料） 2．减小滞燃期内的喷油量：引导喷射（二级喷射pilot
四、柴油机的冷起动性能(Cold starting)
冷起动困难原因
气缸内压缩始点温度下降、气缸壁传热增大以及由于 起动转速低而引起漏气量增加，从而使压缩终点温度、 压力下降。
低温时燃料粘性增大、起动转速低，使燃料的蒸发和 雾化均恶化，从而影响混合气的形成。
润滑油粘度增加，蓄电池性能下降等。 柴油机顺利起动条件
（二）燃烧阶段的划分
1 滞燃期(AB段)
2 急燃期 BC段 3 缓燃期 CD段 4 后燃期 DE段
燃烧过程划分为四个阶段
第1阶段： 着火延迟阶段(AB段)(ignition delay)。从喷油开 始(A点)到压力开始急剧升高时(BLeabharlann Baidu)为止，这一段 时间称为滞燃期。
第2阶段： 压 力 急 剧 上 升 的 BC 段 ， 称 为 急 燃 期 (rapid pressure rise)。滞燃期内喷入气缸的燃料几乎一 起燃烧，而且是在活塞靠近上止点、气缸容积较小 的情况下燃烧，因此气缸中压力升高特别快。平均 压力升高比不宜超过0.6MPa/º(CA)
着火需要具备两个条件：
1)浓度条件：在形成的可燃混 合气中，燃料蒸气与空气的比 例要在一定的范围内，这个范 围称作着火范围(或着火界限)。 着火界限不是一成不变的，随 着温度的升高，分子运动速度 增加，反应速度加快，将使着 火界限扩大。
2)温度条件：可燃混合气必须加热到某一临界温度，低 于这一温度，燃料就不能着火，我们把燃料不用外部点 燃而能自己着火的最低温度称为着火温度或自燃温度。 它与介质压力、加热条件及测试方法等因素有关。
燃加传 烧热热 规规规 律律律 放 热 规 律
(
)
由实测的示功图进行数值计算可得到燃烧放热规律：
1）瞬时放热速率——在燃烧过程的某一时刻，单位时间内 燃烧的燃油放出的热
2）累积放热百分比——从燃烧过程开始至某一时刻止，已 燃燃油与循环供油量的比值。
dp k 1 dQ k p dV
d V d V d
第3阶段：
从压力急剧升高的终点(C点)到压力开始急剧下降的D点为止， 称为缓燃期(controlled pressure rise)。加强缓燃期内空气 运动，加速混合气形成，对保证在上止点附近迅速而完全燃 烧有重要作用。
第4阶段：
从缓燃期的终点(D点)到燃料基本上完全燃烧时(E点)为止， 称为后燃期(burning on the expansion stroke)。后燃期 所放出的热量不能有效利用，并增加了散往冷却水的热损失， 使柴油机经济性下降；增加活塞组的热负荷以及使排气温度 增高，所以应尽量减少过后燃烧。
1）随着压缩温度和压力提高，滞燃期减小。
影响滞燃期的因素：
2）喷油定时对滞燃期的影 响通过压缩温度和压力而起 作用。存在一个使滞燃期最 短的喷油提前角。为了保证 有较好的功率和经济指标， 希望在上止点前5-10°(CA) 开始着火燃烧，保证燃烧在 上止点附近完成。
3）随着增压压力提高，滞 燃期显著缩短。
压缩温度必须足够高，起动转速大于200r/min。 必须形成易于着火的混合气。燃料本身的蒸发性及增
加每循环供油量对起动起着决定性的作用
第五节 压燃式内燃机的燃烧室
5.5 CI Engine Combustion Chamber
影响滞燃期因素：
4）转速对滞燃期的
影响 随着转速增 加，以秒计的滞燃 期缩短，以曲轴计 滞燃期则可能增加 或减小。
二、燃烧放热规律(Heat release rate)
QB Q QW U W QW
dQB dQ dQW d (mu) p dV dQW
d d d d d d
injection） 3．减少滞燃期内形成的可燃混合气数量（油膜蒸发混
合）
三、燃烧噪声(combustion noise)
怠速敲缸
柴油机冷起动或怠速时，温度较低，滞燃期较 长，润滑油粘度较高，摩擦损失较大，尽管无负荷， 每循环的喷油量仍相当大，同时低速下喷油提前角 偏大，因此压力升高比也较大，产生较强的震音， 这种噪声称怠速敲缸；随着转速升高及带负荷运行， 怠速噪声即自行消失。
第四节 压燃式内燃机的燃烧
5.4 Combustion in the CI engines
一、着火与燃烧过程
（一）着火现象(ignition) 燃料喷入燃烧室后，分散成许多细小油滴，这些
细小油滴经过加热、蒸发（vaporization）、扩 散（diffusion）与空气的混合等物理准备及分解、 氧化等化学准备阶段后，一处或几处同时着火， 即自行着火燃烧。
当发动机结构参数确 定后，气缸压力变化特 性主要由燃烧规律(或 加热规律)所决定(公式 5 -22) ， 从 而 燃 烧 放 热 规律强烈影响平均有效 压力、燃油消耗、最高 燃烧压力、燃烧噪声等 性能指标。
开始放热的时刻、放热规律和放热持续时间是 燃烧过程的三个主要要素，它们对性能的影响主要 表现在循环热效率和最高燃烧压力两个方面。比较 合适的放热规律是希望燃烧先缓后急，即开始放热 要适中，压力升高比不超过0.4-0.6MPa／[(CA)]， 以满足运转柔和的要求；随后燃烧要加快，使燃料 尽量接近上止点附近燃烧，一般燃烧持续时间不应 超过上止点后 40 º(CA) ，以满足经济运转的要求。
（三）滞燃期
滞燃期越长，则在滞燃期 内喷入燃烧室的燃料就越多， 在着火前形成的可燃混合气就 越多。这些燃料在第2阶段中 几乎一起燃烧，使压力升高比 和最高燃烧压力较高，运动零 件受到强烈的冲击负荷，发动 机运转粗暴，影响发动机的使 用寿命。
影响滞燃期因素：
压缩温度和压力是影响滞燃期的主要因素。 喷油提前角、转速以及燃料性质等对滞燃期也 有较大影响。